前言 T@G?t0
6`O.!|) 通常激光光強分布呈高斯型,而在許多實際應用中,需要將光強分布加以轉(zhuǎn)換,即光束整形,如呈平頂狀和環(huán)狀等。以往人們多用計算全息法實現(xiàn)環(huán)形分布,但衍射效率低,難于推廣。近年來人們開始研究二元光學元件(BOE)在光束整形方面的作用。二元光學元件是在計算機制全息圖和相息圖研究發(fā)展的基礎上,利用計算機設計和微電子加工技術(shù)研制成的一種高效率的新型光學元件。由于它能靈活控制波前,因此在光束整形方面有著廣泛的應用前景。 }3o|EXx= 二元光學的優(yōu)點——高衍射效率;獨特的色散性能;更多的設計自由度;寬廣的材料選擇;獨特的光學功能。 SNfr"2c'h~
lV`Q{bd+ 5i>$]*o 圖1表面進行劃分從而形成一個二元光學元件 plUZ"Tr
二元光學器件分為主階次和帶有幾個次階次的連續(xù)界面。在二元光學中,每個主階次上的次階次數(shù)目通常設置為2、4、8等。GLAD中產(chǎn)生二元光學元件命令如下所示: vtw6FX_B binary/lens/surface kbeam xrad yrad level nlevels Rec6c&5_ int2phase/two kbeam1 kbeam2 [2.*pi*(rindex-1)/lambda] [baiH|5> binary/lens/phasescreen ibeams rindex xrad yrad level nlevels A9f)tqbc binary/lens/residual ibeams rindex xrad yrad level nlevels W{%TlN binary/surface kbeam level nlevels {)"iiJ 這些命令執(zhí)行的是產(chǎn)生二元光學的光柵和透鏡,其二元光學表面可以由binary/surface 命令產(chǎn)生,并直接或者間接依靠 int2phase、int2waves、sfocus起著相位屏的作用。二元光學表面可以圖示為plot的強度項。 r
YogW! binary/surface 命令能夠?qū)⑷我夥植嫉墓鈭鲛D(zhuǎn)化為二元光學器件的面形。 hn^<;av= {6"Ph(I1 (5#nrF] 二元光柵表面計算: TatpXN\ 這里舉一個二元光柵的例子,它是由二元表面組成,然后對其執(zhí)行“sfocus”命令。表面通過具有一定高度的強度表現(xiàn)出來,高度的單位為厘米,表面的高度可以通過任意一個常規(guī)的強度出圖命令顯示出來!皊focus”命令將表面的高度作為一個相位差引入,然后乘以α = n – 1,傳輸距離為z,將其設定為1!皊focus”命令還包括了2π ⁄ λ這一項。次級數(shù)量分別為2,4,8和16,在這樣的單位下,16個次級分辨率不好,但是表面卻可以以一個近似光滑的分布顯示出來。 Y]NSN-t
N"8_S0=pw \n{qsf: sArhZ[H 二元透鏡計算: ,RJtm%w 下面(a)(b)圖為一個半徑為100的正透鏡,焦距為200 cm。透鏡的凈孔徑為0.225 cm,設計波長為0.6328 um。遠場中的峰值強度顯示在子級階數(shù)上,顯示出與光柵相似的漸近行為。(c)(d)圖說明了一個與上面正透鏡相似的負透鏡,在虛擬焦距處,遠場位于透鏡后面100厘米處。 >=RmGS
R<[qGt|L :|_'fNd+! |(pRaiJ 下圖展示一個正負組合二元透鏡,其等圓柱形焦距為正負200 cm。并可利用可分離傳播和轉(zhuǎn)置步驟得到遠場分布。 V^JV4 `o
E_k$W5 7Bb9t 正負組合透鏡,兩層和四層
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